Newsletter nr 6/01/2005

Transkrypt

1 Newsletter nr 6/01/2005 Dlaczego stal nierdzewna jest odporna na korozję? (część II) Stalami nazywamy techniczne stopy żelaza z węglem i z innymi pierwiastkami, zawierające do 2 % węgla (symbol chemiczny C ) i powyżej 50 % żelaza (Fe). Dotąd opracowano kilkanaście tysięcy gatunków stali. Dzielą się one na klasy, na grupy gatunków i na poszczególne gatunki. Stosowany w normach europejskich ogólny podział stali przedstawiono poniżej. Stale Stopowe Niestopowe Jakościowe (08-09, 98-99) Podstawowe (00, 90) Specjalne (20-89) Jakościowe (01-07,91,97) Specjalne (10-19) Narzędziowe (20-29) Różne (30-39) Konstrukcyjne, maszynowe, na zbiorniki ciśnieniowe (50-89) Odporne na korozję i żaroodporne (40-49) Stal odporna na korozję o zawartosci poniżej 2,5% Ni, bez Mo Nb i Ti Stal odporna na korozję o zawartosci poniżej 2,5% Ni, z Mo, bez Nb i Ti Miejsce zapasowe Stal odporna na korozję o zawartosci powyżej 2,5% Ni, bez Mo Nb i Ti Stal odporna na korozję o zawartosci poniżej 2,5% Ni, z Mo, bez Nb i Ti Stal odporne na korozję ze specjalnymi dodatkami Stopy Ni odporne chemicznie i żaroodporne Stale żaroodporne zawierające poniżej 2,5% Ni Stale żaroodporne o zawartości powyżej 2,5% Ni Materiały do pracy w podwyższonych temperaturach Abakus Europe - Newsletter.luty 2005 Strona 1/5

2 S T A L E Struktura Odpowiedniki stali EN Pn AISI GOST DIN BS NF SS ODPORNE NA KOROZJĘ KWASOODPORNE I NIERDZEWNE D u p l e x ŻAROODPORNE MARTENZYTYCZNE FERRYTYCZNO M. 1,4000 0H S 08Ch13 X6Cr13 1,4003 X2CrNi12 1,4016 H Ch17 X6Cr17 430S17 Z8 C ,4510 0H17T 430 Ti Ch17T X3CrTi17 X6CrTi17 - Z4 CT17-1,4006 1H Ch13 15Ch13L X12Cr13 X10Cr13 1,4021 2H Ch13 X20Cr13 420S29 Z20 C ,4028 3H F 30Ch13 X30Cr13 420S45 Z33 C ,4031 4H13 40Ch13 X39Cr13 X38Cr13 1,4034 4H13 40Ch13 X46Cr13 1,4057 4H17N 22H17N Ch17N2 X17CrNi16-2 1,4122 3H17M X35CrMo17 1,4301 0H18N Ch18N10 X5CrNi S31 Z7 CN , X8CrNiS S31 Z8 CNF , H18N10 304L 03Ch18N11 X2CrNi S11 Z3 CN ,4307 (304L) 304S11 Z3 CN ,4310 1H18N9 301 X10CrNi S21 Z11 CN ,4401 0H17N12M2T 316 X5CrNiMo S31 Z7 CND , H17N14M2 316L X2CrNiMo S13 Z3 CND , L 03Ch17N14M3 X2CrNiMo S13 Z3 CND , X3CrNiMo S33 Z7 CND , L X2CrNiMo S12 Z3 CND ,4439 (317LN) X2CrNiMoN Z3 CND Az - 1,4529 UNS N08925 X1NiCrMoCu ,4539 0H22N24M4TCu UNS N08904 X1NiCrMoCu S13 Z2 NCDU H18N10T 06Ch18N10T 08Ch18N10T 1,4541 1H18N9T 321 X6CrNiTi S31 Z6 CNT Ch18N10T 1H18N10T 12Ch18N10T * UNS S ,4550 0H18N12Nb Ch17N14M3 X6CrNiNb18-10 H17N13M2T 1, Ti 10Ch17N13M2T X6CrNiMoTi S31 Z6 CNDT H18N10MT * UNS S Z3 CN Az , Z3 CND 25-06Az , X3CrNiMoN ,4462 UNS S31803 X2CrNiMoN S13 Z3 CND Az ,4718 H9S2 HNV3 40Ch9S2 X45CrSi9-3 1,4724 H13JS 10Ch13SJu X10CrAlSi13 1,4742 H18JS 15Ch18SJu X10CrAlSi18 1,4749 (H25T) (446). X18CrN28 1,4762 H24JS (446). X10CrAlSi25 12CrMo * H5M X12CrMo5 1,4828 H20N12S Ch20N14S2 X15CrNiSi Z17 CNS ,4833 (H23N13) 309S X12CrNi S16 Z15 CN ,4841 H25N20S Ch25N20S2 X15CrNiSi25-21 CrNi * H23N18 310S16 Z8 CN X16CrNi ,4845 (H23N18) 310S 20Ch23N18 X8CrNi ,4864 H16N36S2 330 X12NiCrSi ,4876 B 163 X10NiCrAlTi S51 Z6 CNT , X10CrNiTi18-10 H18N9S Abakus Europe - Newsletter.luty 2005 Strona 2/5

3 O przynależności gatunku stali do klasy stali odpornych na korozję decyduje zawartość chromu. Według definicji stali odpornych na korozję, podanej w normie europejskiej PN-EN , za stale odporne na korozję uważa się stale, zawierające co najmniej 10,5 % Cr i max.1,2 % C, jeśli ich najważniejszą własnością jest odporność na korozję. Chrom wprowadzony do stali w odpowiedniej ilości powoduje skokową zmianę potencjału elektrochemicznego z 0,6V do +0,2 V i stąd wynika odporność na korozję. Stale chromowe są odporne na korozję w środowiskach utleniających np. kwasu azotowego, nie są one natomiast odporne na działanie środowisk redukujących np. kwasu solnego czy siarkowego. Przy temperaturach wysokich minimalna zawartość chromu zapewniająca odporność na korozję wzrasta do 20%. Drugim oprócz chromu najważniejszym składnikiem stopowym stali odpornych na korozję jest nikiel, który podwyższa odporność stali na działanie wielu środowisk korozyjnych, a zwłaszcza kwasu siarkowego, roztworów obojętnych chlorków (woda morska) itp. Stale zawierające nikiel nie są odporne na działanie gazów zawierających związki siarki przy podwyższonych temperaturach z uwagi na powstawanie siarczku niklu. Węgiel natomiast pogarsza odporność na korozję. Stal ulega silnemu obniżeniu odporności na korozję jeżeli węgiel występuje w niej w postaci węglików. Wyższe zawartości dalszych składników stopowych może mieć pozytywny wpływ na własności stali, na przykład: niob, tytan - odporność na korozję międzykrystaliczną, azot - wytrzymałość, odporność na korozję, siarka skrawalność. Producenci i przetwórcy stosowali różne nazewnictwo handlowe dla stali odpornych na korozję od chwili wynalezienia w Słowo "stal jakościowa" przestało wystarczać jako określenie, ponieważ do stali jakościowych należą grupy takie, jak jakościowa stal budowlana, stal na łożyska toczne, stal szybkotnąca, stal narzędziowa, wszystkie o bardzo odmiennych własnościach użytkowych. W Polsce powszechnie przyięło się określać stale chromowe mianem stali nierdzewnych, a stale chromowoniklowe stalami kwasoodpornymi. Polskie oznaczenia gatunków stali odpornych na korozję składają się z cyfr i liter. Cyfry przed pierwszą literą podają zawartość węgla, a po literach zawartość dodatków stopowych. Gdy zawartość dodatku stopowego jest mniejsza od 1 %, to nie podaje się żadnej cyfry. Litery podają rodzaje dodatków stopowych. Oznaczenia dodatków stopowych w stalach nierdzewnych stosowane w polskich normach: Symbol PN H N M T G J Cu Nb A Pierwiastek chemiczny Nazwa pierwiastka Cr Ni Mo Ti Mn Al Cu Nb N Chrom Nikiel Molibden Tytan Mangan Glin Miedź Niob Azot Zawartości węgla określane są następującymi cyframi: 00 - max. 0,03 % C, 0 - od max. 0,05% do max.0,08 %C, w zależności od gatunku stali 3 i 4 - odpowiednio około 0,1, 0,2, 0,3 i 0,4 % C. 0H13 - stal chromowa zawierająca max. 0,08 % węgla i średnio 13 % chromu, 00H18N10 - stal chromowo-niklowa zawierająca max. 0,03 % węgla, średnio 18 % chromu i 10 % niklu. Abakus Europe - Newsletter.luty 2005 Strona 3/5

4 Normy europejskie przewidują dwa systemy oznaczania gatunków stali: system cyfrowy - oznaczenie gatunku stali składa się obecnie z 5 cyfr, z których pierwsza oddzielona jest kropką od pozostałych (X. XX XX). Pierwsza cyfra (przed kropką) podaje numer grupy materiau. Dla stali jest to cyfra 1. Drugi człon, składający się z dwu cyfr podaje grupę stali (gatunków). W przypadku stali odpornych na korozję są to grupy wymienione w tablicy 3. Trzeci człon, również dwucyfrowy, podaje numer kolejny gatunku w grupie. Przykładowo z oznaczenia można wywnioskować, że jest to stal odporna na korozję (a więc zawierająca powyżej 10,5 % chromu), posiadająca powyżej 2,5 % niklu (klasa 43), bez dodatków molibdenu, niobu i tytanu. Gatunek został zapisany jako pierwszy (01) w grupie gatunkowej 43 stali odpornych na korozję. system znaków - w przypadku gatunków stali odpornych na korozję symbole stali wskazują na jej ilościowy skład chemiczny. System znaków składa się z następujących liter i liczb: a) z litery X podającej, że co najmniej jeden pierwiastek stopowy występuje w ilości większej od 5 %, b) z liczb umieszczonych za literą X, odpowiadających 100-krotnej wymaganej średniej zawartości węgla, c) z symboli pierwiastków chemicznych wskazujących, jakie dodatki stopowe zawiera stal, przy czym symbole zapisuje się w kolejności malejących zawartości pierwiastków, d) z liczb za symbolami pierwiastków podających zawartość pierwiastków stopowych. X30Cr13 podaje, że stal zawiera co najmniej jeden składnik stopowy w ilości powyżej 5 %. Stal posiada średnio 0,3 % węgla i 13 % chromu. Z zawartości chromu powyżej 10,5 % wynika, że jest to stal odporna na korozję. X6CrNiMoTi oznacza średnią zawartość węgla 0,06 %, 17 % chromu, 12 % niklu, 2 % molibdenu i poniżej 1 % tytanu. W obowiązującej od 1998 roku normie europejskiej PN-EN stale odporne na korozję podzielone zostały na cztery grupy, w zależności od budowy wewnętrznej (struktury) stali: stale ferrytyczne, stale martenzytyczne stale austenityczne, stale austenityczno-ferrytyczne Na stronie 2 znajduje się tabela przedstawiająca tabelę gatunków stali odpornych na korozję według najczęściej używanych norm. Uzupełnieniem jest tabela na stronie 5 przedstawiająca strukturę chemiczną tych gatunków. Abakus Europe - Newsletter.luty 2005 Strona 4/5

5 S T A L E ODPORNE NA KOROZJĘ KWASOODPORNE I NIERDZEWNE D u p l e x ŻAROODPORNE Struktura MARTENZYTYCZNE FERRYTYCZNO M. SKŁAD CHEMICZNY % EN C Si Mn P S N Cr Mo Ni inne 1,4000 <=0.08 <=1.0 <=1.0 <= ,4003 <=0.03 <=1.0 <=1.5 <=0.04 <=0.015 <= ,4016 <=0.08 <=1.0 <=1.0 <=0.04 <= ,4510 <=0.05 <=1.0 <=1.0 <= , <=1.0 <=1.5 <=0.04 <= <=0.75 1, <=1.0 <=1.5 <=0.04 <= , <=1.0 <=1.5 <=0.04 <= , <=1.0 <=1.0 <=0.04 <= , <=1.0 <=1.0 <=0.04 <= , <=1.0 <=1.5 <=0.04 <= , <=1.0 <=1.5 <=0.04 <= <=1.0 1,4301 <=0.07 <=1.0 <2.0 <=0.045 <=0.015 <= ,4305 <=0.10 <=1.0 <2.0 <= <= Cu<=1.0 1,4306 <=0.03 <=1.0 <2.0 <=0.045 <=0.015 <= ,4307 <=0.03 <=1.0 <2.0 <=0.045 <=0.015 <= , <2.0 <2.0 <=0.045 <=0.015 <= <= ,4401 <=0.07 <=1.0 <2.0 <=0.045 <=0.015 <= ,4404 <=0.03 <=1.0 <2.0 <=0.045 <=0.015 <= ,4435 <=0.03 <=1.0 <2.0 <=0.045 <=0.015 <= ,4436 <=0.05 <=1.0 <2.0 <=0.045 <=0.015 <= ,4438 <=0.03 <=1.0 <2.0 <=0.045 <=0.015 <= ,4439 <=0.03 <=1.0 <2.0 <=0.045 <= ,4529 <=0.02 <=0.5 <=1.0 <=0.03 <= Cu ,4539 <=0.02 <=0.7 <2.0 <=0.03 <=0.01 <= Cu ,4541 <=0.08 <=1.0 <2.0 <=0.045 <= Ti5xC< * <=0.02 <=0.7 <=1.0 <=0.03 <= Cu ,4550 <=0.08 <=1.0 <2.0 <=0.045 <= Nb 10xC< 1.0 1,4571 <=0.08 <=1.0 <2.0 <=0.045 <= Ti5xC< * <=0.03 <=1.0 <2.0 <=0.035 <= Cu ,4410 <=0.03 <=1.0 <2.0 <=0.035 <= ,4460 <=0.05 <=1.0 <2.0 <=0.035 <= ,4462 <=0.03 <=1.0 <2.0 <=0.035 <= , <=0.8 <=0.04 <= <=0.6 1,4724 <= <=1.0 <=0.040 <= Al ,4742 <= <=1.0 <=0.040 <= Al , <=1.0 <=1.0 <=0.045 <= Al ,4762 <= <=1.0 <=0.040 <= Al * <=0.15 <=0.5 <=0.5 <=0.035 <= <=0.5 1,4828 <= <2.0 <=0.045 <=0.030 <= ,4833 <=0.15 <=1.0 <2.0 <=0.045 <=0.030 <= ,4841 <= <2.0 <=0.045 <=0.030 <= * <=0.20 <=1.0 <=1.5 <=0.045 <= ,4845 <=0.10 <=1.5 <=2.0 <=0.045 <=0.030 <= ,4864 <= <=2.0 <=0.045 <=0.030 <= ,4876 <=0.12 <=1.0 <=2.0 <=0.045 <= ,4878 <=0.10 <=1.0 <=2.0 <=0.045 <= Ti5xC <= <=2.0 <=0.045 <= Ti4x(C+N)+ 0.15<=0.80 Ti Al Abakus Europe - Newsletter.luty 2005 Strona 5/5